時(shí)間：2023-03-01 16:24:07
導(dǎo)語(yǔ)：在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：土木工程；材料力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)內(nèi)容；課程考核
引言
材料力學(xué)是固體力學(xué)中最早發(fā)展起來(lái)的一個(gè)分支。一般認(rèn)為，1638年，意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、理學(xué)家伽利略出版的名著《關(guān)于兩門(mén)新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》標(biāo)志著材料力學(xué)的開(kāi)端。書(shū)中，首次提出了材料的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度的計(jì)算方法。對(duì)于土木工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，材料力學(xué)是一門(mén)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。其以解決材料的強(qiáng)度問(wèn)題、剛度問(wèn)題、穩(wěn)定性問(wèn)題為總綱，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。
一、現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
目前，國(guó)內(nèi)各高校土木工程專業(yè)多選用張如三、孫訓(xùn)方、劉鴻文主編的《材料力學(xué)》作為指定教材，或者選用在這三本《材料力學(xué)》基礎(chǔ)上重新編寫(xiě)的教材。采用的課堂教學(xué)方法基本都是從簡(jiǎn)單的拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲四種基本變形開(kāi)始，然后歸納到一般的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析與強(qiáng)度理論、組合變形以及壓桿穩(wěn)定問(wèn)題。在講授完課堂相關(guān)理論知識(shí)后，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軸向拉伸、壓縮以及平面彎曲等實(shí)驗(yàn)。總體上，土木工程專業(yè)的材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)比較穩(wěn)定，課堂學(xué)時(shí)一般在60~74個(gè)之間，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)一般在4~8個(gè)學(xué)時(shí)之間，學(xué)分在3.2~4.0分之間。針對(duì)材料力學(xué)的教改問(wèn)題，很多同行進(jìn)行了研究，也取得了一定的成果。但結(jié)合我們前些年的教學(xué)實(shí)踐，也發(fā)現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，具體如下：
1.教師隊(duì)伍缺乏專業(yè)性。材料力學(xué)是土木工程專業(yè)、機(jī)械類專業(yè)、信息類專業(yè)等很多工科專業(yè)都開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，因此很多學(xué)校（包括作者所在學(xué)校前些年）均統(tǒng)一安排基礎(chǔ)學(xué)部的力學(xué)教師來(lái)講授材料力學(xué)。從學(xué)校層面講，這樣安排節(jié)省了教學(xué)資源，便于統(tǒng)一管理。但弊端是基礎(chǔ)學(xué)部的教師對(duì)土木工程專業(yè)缺乏深入的了解，不能將材料力學(xué)中的相關(guān)理論和實(shí)際土木工程相結(jié)合，這就導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)到的知識(shí)僅限于書(shū)本上，不知究竟學(xué)到了什么，很難提升學(xué)習(xí)興趣。
2.材料力學(xué)理論性較強(qiáng)，概念多，公式多，計(jì)算多，內(nèi)容多，學(xué)生接受困難。材料力學(xué)章節(jié)多，內(nèi)容多，各章之間連續(xù)性相對(duì)不強(qiáng)。本身理論性、抽象性又較強(qiáng)，很多概念，如應(yīng)力、應(yīng)變等，學(xué)生第一次接觸，若采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，不輔以必要的手段，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，很難理解其本質(zhì)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
3.教材的發(fā)展相對(duì)落后于規(guī)范。目前，我國(guó)土木行業(yè)的規(guī)范體系中，如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等，除疲勞計(jì)算外，均基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定等校核，而材料力學(xué)中仍主要采用容許應(yīng)力法，若完全按照教材講解，學(xué)生所學(xué)知識(shí)與當(dāng)前工程實(shí)踐、新理論相差甚遠(yuǎn)，會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生。
4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式、學(xué)生不重視。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基本是在課堂教學(xué)講授完相關(guān)理論之后進(jìn)行，相關(guān)實(shí)驗(yàn)基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，有些甚至僅由教師給學(xué)生演示一遍，學(xué)生僅需觀看不需要自己動(dòng)手驗(yàn)證，最后學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告就算是完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)淪為一種“形式主義”教學(xué)，不僅提高不了學(xué)生的興趣，有時(shí)甚至被學(xué)生認(rèn)為是耽誤了有限的課堂教學(xué)時(shí)間。
二、材料力學(xué)教學(xué)改革建議
針對(duì)材料力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，作者提出了一些針對(duì)性的建議，具體為：
1.教師隊(duì)伍注重專業(yè)性建設(shè)。充分意識(shí)到教師在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)及組織作用，選擇具有較高學(xué)術(shù)水平、豐富工程背景的土木工程專業(yè)教師講授材料力學(xué)課程，這樣教師可以實(shí)時(shí)地把材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，比如材料力學(xué)中梁構(gòu)件的支座可分為可動(dòng)鉸、固定鉸、固定端支座，但我們工程中的主梁一般支承于柱上，次梁一般支承于主梁上，那工程中實(shí)際中的梁對(duì)應(yīng)的支座又是那種呢？對(duì)于鋼筋混凝土梁構(gòu)件來(lái)說(shuō)，當(dāng)梁端部承受負(fù)彎矩，上部混凝土受拉開(kāi)裂，如梁上部不配置縱向受拉鋼筋，即可允許梁端發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而釋放掉負(fù)彎矩，這樣一般就可認(rèn)為是固定鉸；反之，若梁端上部配置了足夠多的縱向受拉鋼筋，那計(jì)算時(shí)就可以簡(jiǎn)化為固定端。通過(guò)專業(yè)老師的講授，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到材料力學(xué)和工程實(shí)踐的密切關(guān)系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。
2.教學(xué)內(nèi)容注重時(shí)效性、拓展性建設(shè)。在對(duì)教學(xué)內(nèi)容不做較大修改的前提下，教學(xué)時(shí)注重時(shí)效性，與現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范作比較，如軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式，材料力學(xué)中基于容許應(yīng)力法的表述為公式（1）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中基于近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的表述為公式（2）。NAn≤[σ]（1）NAn≤f（2）式中，N為構(gòu)件受到的軸拉力；An為構(gòu)件的凈截面面積；[σ]為許用應(yīng)力，Q235鋼材一般取150~170MPa之間；f為鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Q235鋼材一般取215MPa（板件厚度小于12mm）。從表面上看，公式（1）和公式（2）的區(qū)別僅為[σ]和f。但實(shí)際上公式（1）基于容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法，要求結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載下產(chǎn)生應(yīng)力不得超過(guò)材料的容許應(yīng)力[σ]（容許應(yīng)力[σ]由材料的極限應(yīng)力除以一個(gè)大于1的安全系數(shù)得到），因此可知，式（1）中的N是由標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的軸拉力。近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)公式（2）是用荷載或荷載效應(yīng)、材料性能和幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值附以各種分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)于不同重要性的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，即式（2）中的N是由荷載設(shè)計(jì)值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以相應(yīng)的荷載分項(xiàng)系數(shù)）產(chǎn)生的軸拉力，f是由材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項(xiàng)系數(shù)得到。除注重教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行規(guī)范相結(jié)合外，教學(xué)過(guò)程中我們也強(qiáng)調(diào)力學(xué)知識(shí)的拓展性，即材料力學(xué)中的相關(guān)知識(shí)不僅在土木工程中應(yīng)用，在生活中也有大量應(yīng)用，諸如食品包裝袋上預(yù)留一個(gè)小豁口、如何吃火腿腸、冬天水管為什么會(huì)被冰脹裂、撐桿跳運(yùn)動(dòng)員使用的撐桿的變化（由木桿、竹竿、金屬桿等逐漸過(guò)渡到現(xiàn)在用的玻璃纖維桿）、香蕉球的力學(xué)原理、彈簧秤的力學(xué)原理等等，通過(guò)這些生活中的具體問(wèn)題，使缺少工程實(shí)踐的學(xué)生從生活案例中理解材料力學(xué)概念，讓學(xué)生意識(shí)到材料力學(xué)就在我們身邊，并逐步引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.教學(xué)手段注重結(jié)合性、細(xì)節(jié)性建設(shè)。本文著重介紹的是作者采用多媒體課件教學(xué)時(shí)，認(rèn)為應(yīng)該注意的一些細(xì)節(jié)性問(wèn)題。（1）多媒體課件形聲、動(dòng)畫(huà)兼?zhèn)洌瑢?duì)于抽象的應(yīng)力、應(yīng)變、變形過(guò)程等更容易展示出來(lái)，學(xué)生也容易理解，但制作課件時(shí)要注意排版、字體大小、顏色等，最好多圖片少漢字，能用動(dòng)畫(huà)表述不用文字描述。排版不宜過(guò)于花哨，否則會(huì)喧賓奪主，學(xué)生會(huì)把過(guò)多的注意力放在課件上，而不是教學(xué)內(nèi)容上。（2）多媒體課件內(nèi)容選擇上，輻射面要廣，不僅包含教材上的知識(shí)，尚應(yīng)涵蓋教材沒(méi)有涉及到的知識(shí)。但除重點(diǎn)內(nèi)容外，一般不必過(guò)于詳細(xì)，否則學(xué)生會(huì)認(rèn)為“課件”就是材料力學(xué)，降低他們主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。細(xì)節(jié)決定成敗，一個(gè)好的多媒體課件可以讓學(xué)生在愉悅中掌握知識(shí)，優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。
4.教學(xué)方法上注重靈活性建設(shè)。為改善傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽(tīng)這種學(xué)生“被動(dòng)學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法，將“啟發(fā)式學(xué)習(xí)”“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，增強(qiáng)了教與學(xué)的互動(dòng)，使學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，而不是被動(dòng)地接受。“啟發(fā)式學(xué)習(xí)”的核心是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，結(jié)合材料力學(xué)每章節(jié)課程內(nèi)容，教師在導(dǎo)課時(shí)都結(jié)合具體的工程案例或相關(guān)科研成果，首先讓學(xué)生知道要學(xué)什么，相關(guān)的問(wèn)題在哪？帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后，師生共同對(duì)問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。比如在講解壓桿穩(wěn)定問(wèn)題時(shí)，教師首先提出問(wèn)題：僅長(zhǎng)度不同的鋼柱，其余均相同，哪個(gè)承載力會(huì)高一些呢？學(xué)生從生活常識(shí)的角度一般能知道短柱一般承載力會(huì)高一些，但不知道原因在哪兒。在講解完壓桿穩(wěn)定問(wèn)題后，學(xué)生就知道原因所在了。“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”就是給學(xué)生站上講臺(tái)并充當(dāng)教師角色的機(jī)會(huì)。材料力學(xué)課程安排中一般會(huì)有2~4個(gè)學(xué)時(shí)的機(jī)動(dòng)課時(shí)，我們利用這幾個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間，讓學(xué)生站上講臺(tái)，規(guī)定每個(gè)學(xué)生授課時(shí)間一般在8分鐘左右，從授課章節(jié)、多媒體課件制作、素材收集等等全部由學(xué)生自主完成，在“學(xué)生教師”授課的過(guò)程中，教師充當(dāng)學(xué)生，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。以前，教學(xué)過(guò)程中，我們一般把這幾個(gè)學(xué)時(shí)安排成答疑，效果并不理想。基于此，我們把答疑全部改為課下進(jìn)行，不占用課堂時(shí)間，把節(jié)約下來(lái)的課時(shí)用來(lái)給學(xué)生展示，這樣提高了他們學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和在眾人面前表達(dá)自己的能力，也讓他們體會(huì)到了教師工作的辛苦。
5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重層次性建設(shè)。針對(duì)之前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，我們作了如下改進(jìn)：（1）除實(shí)驗(yàn)室專門(mén)配備的教師外，要求材料力學(xué)授課教師全程參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。（2）將實(shí)驗(yàn)分層，第一層次為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，包括拉伸、壓縮、平面彎曲實(shí)驗(yàn)。第二層次為綜合性實(shí)驗(yàn)，可以由學(xué)生自擬題目或結(jié)合教師個(gè)人科研項(xiàng)目確定。（3）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，授課教師首先把與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的多媒體課件等相關(guān)素材提供給學(xué)生。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)室教師對(duì)授課教師事先提供給學(xué)生的素材（多媒體課件等）進(jìn)行詳細(xì)講解，并預(yù)留下一些問(wèn)題。因?qū)W生課下已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，這樣有效地節(jié)省了準(zhǔn)備時(shí)間。為提高學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)按每2~3人一組進(jìn)行分組，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，學(xué)生除需對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析外，尚需對(duì)實(shí)驗(yàn)室教師預(yù)留的問(wèn)題進(jìn)行解答。對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不懂的問(wèn)題，也可以在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上提出，最后由實(shí)驗(yàn)室教師匯總交給授課教師，由授課教師統(tǒng)一解答。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告上必須注明小組每個(gè)人的分工。（4）綜合性實(shí)驗(yàn)為選做性實(shí)驗(yàn)，可以是真實(shí)的物理性實(shí)驗(yàn)也可以是數(shù)值性實(shí)驗(yàn)，主要是針對(duì)學(xué)有余力的同學(xué)開(kāi)展的。截至作者發(fā)稿前，學(xué)生自擬了軸向壓桿穩(wěn)定承載力的測(cè)定、焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力測(cè)量等多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；參與到教師的科研項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)就更多了，諸如一些實(shí)際檢測(cè)類的工程項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室的科研試驗(yàn)項(xiàng)目等。6.課程考核注重多樣性建設(shè)。課程考核過(guò)程中，摒棄了平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)+期末考試成績(jī)加權(quán)計(jì)算總成績(jī)、期末考試閉卷的傳統(tǒng)作法。相關(guān)改進(jìn)如下：（1）針對(duì)材料力學(xué)公式多、概念多的實(shí)際情況，考試時(shí)允許學(xué)生自備半張A4紙，半張A4紙單面（另一面空白）可以撰寫(xiě)自己認(rèn)為重要的公式、概念等等，但只能自用不可互相傳閱，考試結(jié)束時(shí)該半張A4紙寫(xiě)上姓名隨同試卷上交。（2）減小主觀性成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中所占比重，平時(shí)成績(jī)主要依靠作業(yè)質(zhì)量、出勤率等來(lái)確定，但僅占總成績(jī)的10%；實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)分為A（優(yōu)秀，對(duì)應(yīng)90分及以上）、B（良好，對(duì)應(yīng)80~90分）、C（中等，對(duì)應(yīng)70~80分）、D（及格，對(duì)應(yīng)60~70分）、E（不及格，對(duì)應(yīng)60以下）五個(gè)等級(jí)，若實(shí)驗(yàn)成績(jī)等級(jí)為E，則采用一票否決制，總成績(jī)不合格；若等級(jí)為C或D，實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)占總成績(jī)的30%；若等級(jí)為A或B，實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)占總成績(jī)的20%。總體上，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)降停诳偝煽?jī)中所占比重越大，就會(huì)導(dǎo)致總成績(jī)?cè)降停M(jìn)而促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
三、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)幾輪的教學(xué)實(shí)踐改革，針對(duì)我校土木工程專業(yè)材料力學(xué)的教學(xué)改革取得了初步成效，學(xué)生對(duì)材料力學(xué)的理解逐漸由一門(mén)抽象、難懂的“力學(xué)課”轉(zhuǎn)變?yōu)橥聊竟こ虒I(yè)的一門(mén)“專業(yè)基礎(chǔ)課”，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)力、動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力大幅提高，學(xué)習(xí)過(guò)程中的參與感逐漸增強(qiáng)。但我們也意識(shí)到，材料力學(xué)教改工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，需要我們順應(yīng)形勢(shì)，進(jìn)一步地探索和實(shí)踐。
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【關(guān)鍵詞】CDIO教育理念；材料力學(xué)；教學(xué)改革；課程考核體系
0引言
材料力學(xué)是土木工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究各類工程結(jié)構(gòu)中普遍存在的受力和變形現(xiàn)象的學(xué)科，著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力。一直以來(lái)，我國(guó)大學(xué)中所講授的力學(xué)課程內(nèi)容大多由前蘇聯(lián)引進(jìn)的內(nèi)容，內(nèi)容陳舊、枯燥、抽象、重理論輕實(shí)踐。教學(xué)方法多采用灌輸式教學(xué)，造成課堂氣氛死板，有時(shí)甚至枯燥無(wú)味，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這些問(wèn)題不但加劇了學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性，也影響到其它課程的學(xué)習(xí)狀況。針對(duì)以上問(wèn)題，如何為實(shí)際工程提供合格的力學(xué)人才；如何在材料力學(xué)教學(xué)中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性；在目前有限的課時(shí)下，如何對(duì)舊有材料力學(xué)課程體系進(jìn)行合并、篩選等工作已經(jīng)成為教學(xué)改革工作不可回避的事實(shí)。CDIO工程教育理念提倡在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，這為該問(wèn)題的解決提供了一種思路。
1CDIO工程教育模式
CDIO模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO模式強(qiáng)調(diào)與社會(huì)大環(huán)境相協(xié)調(diào)的綜合的創(chuàng)新能力，同時(shí)更關(guān)注工程實(shí)踐，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，因此CDIO工程教育模式是提高大學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手能力、推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及加強(qiáng)學(xué)生參與交流與合作能力的有效途徑。
2基于CDIO模式的材料力學(xué)教學(xué)大綱設(shè)計(jì)
CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。材料力學(xué)課程既包括專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，又強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力的提升，根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱如表1所示。
3改革方案設(shè)計(jì)
3.1教學(xué)內(nèi)容的改革
對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)中的基本概念、原理和方法，我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該重視，可為了拓寬學(xué)生的視野和運(yùn)用力學(xué)知識(shí)建模的能力，我們又應(yīng)該對(duì)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的理論、新的學(xué)科、新的計(jì)算工具和計(jì)算方法、新的試驗(yàn)方法不斷涌現(xiàn)，在教學(xué)內(nèi)容中適當(dāng)增加這方面的介紹和練習(xí)，可以拓寬和增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)解決實(shí)際工程的能力。此外，學(xué)生普遍對(duì)繁瑣的理論推導(dǎo)缺乏熱情，因此有必要在教學(xué)中加入實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)或模型演示環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合，從而提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的興趣。
3.2教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)思考，如何加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，如何實(shí)現(xiàn)“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”？顯然單純的課堂教學(xué)很難實(shí)現(xiàn)這些目的。首先，材料力學(xué)應(yīng)把課堂教學(xué)與案例教學(xué)或現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，并配合一定形式的課堂討論。這樣學(xué)生就能比較生動(dòng)地、直觀地去學(xué)習(xí)基本理論，并且可以明確學(xué)習(xí)的目的性。例如：彎曲問(wèn)題可以在施工現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合梁的配筋布設(shè)講解；組合變形可以在實(shí)驗(yàn)室用模具演示教學(xué)等等。另一方面，CDIO教育理念重視個(gè)人能力及技能的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流，因此可以在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展分組專項(xiàng)研討。專項(xiàng)研討任務(wù)以小組為單位，每組3~5人，讓學(xué)生到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合工程實(shí)際確定材料力學(xué)研討主題，然后針對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題建立力學(xué)模型，通過(guò)小組探討解決工程問(wèn)題，從而鍛煉學(xué)生收集信息、主動(dòng)獲取新的知識(shí)、解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力。再一方面，還可以在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)手段上也應(yīng)結(jié)合新技術(shù)、新方法的發(fā)展，在傳統(tǒng)的板書(shū)基礎(chǔ)上，融入PPT、Flas、仿真數(shù)值模擬等教學(xué)手段。一方面加強(qiáng)學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)力學(xué)知識(shí)的理解，另一方面，新的教學(xué)手段可以豐富教學(xué)內(nèi)容，貼近工程實(shí)踐，拓寬學(xué)生的視野。例如：PPT相對(duì)于板書(shū)，可以發(fā)揮信息量大的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)完成更多的課上練習(xí)；Flas可以在課堂上展現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者工程實(shí)際現(xiàn)象，這有助于學(xué)生對(duì)抽象力學(xué)概念的理解等等。
4課程評(píng)價(jià)體系改革
課程的考核評(píng)價(jià)體系和考核方法主導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和方向，其改革必須匹配材料力學(xué)課程的CDIO教學(xué)大綱，起到引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)開(kāi)展專業(yè)能力鍛煉的目的。材料力學(xué)課程成績(jī)包括三部分：書(shū)面理論考試、匯報(bào)答辯、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，權(quán)重為0.4、0.4、0.2。書(shū)面理論考試主要以基本概念、基本理論、基本技能為主。匯報(bào)答辯要求學(xué)生對(duì)小組研討專項(xiàng)做成PPT，圖文并茂的在講臺(tái)上向老師和同學(xué)做報(bào)告，并回答老師和同學(xué)對(duì)改組項(xiàng)目提出的問(wèn)題，考核重點(diǎn)在：調(diào)研的充分性、CDIO綜合能力的展現(xiàn)性、技術(shù)和理論的結(jié)合度、團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力等方面。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要體現(xiàn)自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的選題調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)物開(kāi)發(fā)和交流評(píng)比等環(huán)節(jié)。
5結(jié)束語(yǔ)
基于CDIO的材料力學(xué)教學(xué)模式著手改革課程體系和教學(xué)模式、創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段、調(diào)整教學(xué)考核體系，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)思考動(dòng)力、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力、加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐”。
【參考文獻(xiàn)】
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[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 綜合實(shí)驗(yàn)
《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門(mén)重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對(duì)于其它專業(yè)課來(lái)說(shuō)知識(shí)比較抽象,其理論性較強(qiáng),其基本理論知識(shí)是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運(yùn)用材料力學(xué)理論和計(jì)算方法去分析、計(jì)算解決實(shí)際工作中遇到的一些工程問(wèn)題。實(shí)際教學(xué)中,由于本門(mén)課程具有理論性強(qiáng)、概念知識(shí)多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)密等特點(diǎn),使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識(shí)與實(shí)際情況結(jié)合起來(lái),有助于建立完整的材料力學(xué)知識(shí)體系,另外實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。
一、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀
1.實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊、單一
一般來(lái)說(shuō),材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少且較為單一,主要有是對(duì)鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的材料力學(xué)性能測(cè)試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),內(nèi)容形式固定,與工程實(shí)際情況聯(lián)系不強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒?yàn)操作,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上也沒(méi)有預(yù)留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。
2.實(shí)驗(yàn)條件不充足
隨著高校擴(kuò)招政策實(shí)施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無(wú)法投入大量的人力物力不斷擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無(wú)奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在要五六人一組做實(shí)驗(yàn)。這樣形成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中個(gè)別人操作,多數(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對(duì)實(shí)驗(yàn)敷衍的心理。
二、材料力學(xué)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
1.引入綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,老師不設(shè)定具體實(shí)驗(yàn)方法方式。開(kāi)展實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生幾個(gè)人自由組成以實(shí)驗(yàn)小組,分工合作,要閱讀實(shí)驗(yàn)大綱要求、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒘私鈱?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,跟老師討論實(shí)施實(shí)驗(yàn)可行方案,最后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告或?qū)嶒?yàn)小論文。
綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),在確定大致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提供相應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)對(duì)象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)的工具也不限于實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長(zhǎng),可以自主設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易儀器設(shè)備,可以采用計(jì)算機(jī)編程、數(shù)值模擬試驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也不限于正常上課時(shí)間,一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以在幾天至兩個(gè)星期內(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時(shí)間調(diào)研、討論和實(shí)驗(yàn),同時(shí)也可以達(dá)到分流學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室資源的效果。
比如,學(xué)生要測(cè)量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書(shū)后,給老師檢查,經(jīng)過(guò)討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會(huì)學(xué)生各種儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)習(xí)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、材料力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測(cè)法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個(gè)過(guò)程后就可以開(kāi)始獨(dú)立自主開(kāi)始實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)完成后按照要求編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)生自己掌握了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主動(dòng)性,自己動(dòng)手、自己動(dòng)腦、自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時(shí)掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
2.加大開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放基金課題項(xiàng)目與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合的程度
開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室包括時(shí)間的開(kāi)放、資源的開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放、管理方式的開(kāi)放,學(xué)生可利用課余時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實(shí)驗(yàn)室資源。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度應(yīng)結(jié)合院校自身?xiàng)l件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、和實(shí)際操作能力的,充分利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源。我校為促進(jìn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開(kāi)放基金,鼓勵(lì)本科生進(jìn)行課外科研活動(dòng),比如:“實(shí)驗(yàn)室室開(kāi)放基金項(xiàng)目”,“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”,其面向全校教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室,基金項(xiàng)目支持各實(shí)驗(yàn)室提供的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實(shí)驗(yàn)課題,項(xiàng)目?jī)?nèi)容要有一定的新意,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動(dòng)作用。由于學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排、結(jié)合自己的興趣來(lái)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還可以向?qū)W校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金管理處申請(qǐng)立項(xiàng),獲得經(jīng)費(fèi)支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思想,提高自身能力和素質(zhì)。這些制度和政策,極大的推動(dòng)我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的建設(shè)。
三、總結(jié)
在教學(xué)中院校應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)搭建一個(gè)良好的服務(wù)平臺(tái),讓學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上充分發(fā)揮自主能動(dòng)性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過(guò)材料力學(xué)的自主實(shí)驗(yàn),為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),有利于學(xué)生實(shí)踐能力提高,培養(yǎng)了獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
參考文獻(xiàn):
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Abstract： Based on the orientation of cultivating applied talents in Heilongjiang University of Science and Technology， discuss the starting point of case teaching and the advantages， the key ring and the matters needing attention of the three foundation experimental courses of University Physics Experiment， Experiment of Material Mechanics， and Electrical and Electronic Technology Experiment are carried out. Taking the Experiment of Material Mechanics as an example， this paper introduces the concrete method and the effect of the case teaching.
關(guān)鍵詞：示范中心；內(nèi)涵建設(shè)；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；案例教學(xué)
Key words： demonstration center；connotation construction；basic experiment；case teaching
中圖分類號(hào)：G642.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）33-0181-03
0 引言
黑龍江科技大學(xué)工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心下設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心（以下簡(jiǎn)稱中心）為省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，目前，中心面向全校相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》、《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》，以及承擔(dān)《工程力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《電工與電子技術(shù)》課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，此外還承擔(dān)物理專業(yè)《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》和《近代物理實(shí)驗(yàn)》，除課內(nèi)實(shí)驗(yàn)外，其他全部為獨(dú)立設(shè)課的課程。幾年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷更新教育教學(xué)理念，開(kāi)展一體化教學(xué)建設(shè)和教學(xué)改革，使得教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，學(xué)生普遍認(rèn)為通過(guò)這三大基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，喚起了崇尚科學(xué)的好奇心和探求欲，學(xué)到的知識(shí)豐富，掌握了較為扎實(shí)的物理、力學(xué)和電工與電子技術(shù)基本實(shí)驗(yàn)技能，動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)得到了很大的提高，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。
但隨著黑龍江科技大學(xué)新型科技大學(xué)建設(shè)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位，同時(shí)基于省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心內(nèi)涵建設(shè)，對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)又提出了新的要求。作為教學(xué)改革內(nèi)容之一，2014年以來(lái)，在原有教學(xué)改革基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從提高服務(wù)專業(yè)能力上全面挖掘課程內(nèi)涵，將人文背景和工程應(yīng)用案例引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)施以來(lái)取得了較好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的，為該校應(yīng)用型人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要的支撐作用。
1 開(kāi)展案例教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)
案例式教學(xué)方法，最早起源于美國(guó)哈佛大學(xué)法學(xué)院，早期主要應(yīng)用在法學(xué)、醫(yī)學(xué)和商學(xué)的教學(xué)過(guò)程中[2]。由于案例式教學(xué)法的具體、直觀、真實(shí)等特點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)能夠更好的理解并大大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，近十幾年在一些理工科專業(yè)中逐漸開(kāi)展；由于這種教學(xué)方法能夠顯著地提升教學(xué)效果，近幾年在理工科專業(yè)中的應(yīng)用更是大幅提升[3-6]。
《大學(xué)物理》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是理工科院校中所有理工科專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程，《材料力學(xué)》或《工程力學(xué)》以及《電工與電子技術(shù)》和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)也都是大部分理工科專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)與進(jìn)行的課程。其中的理論課由于其基礎(chǔ)地位，不僅具有極強(qiáng)的理論性，而且具有極強(qiáng)的實(shí)證性，很多理論來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，經(jīng)典或著名實(shí)驗(yàn)還有其人文背景；無(wú)論理論還是實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)、生活以及工程實(shí)際緊密聯(lián)系，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，在理工科院校相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中基本屬于公共基礎(chǔ)平臺(tái)及專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)中，在學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐動(dòng)手能力等綜合素質(zhì)培養(yǎng)中具有非常重要的作用。實(shí)驗(yàn)課是理論課所無(wú)法替代的重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，上述實(shí)驗(yàn)課程能再現(xiàn)某些原理、定理的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，驗(yàn)證某些理論的正確性，能使學(xué)生更好地理解和掌握相應(yīng)理論內(nèi)容，領(lǐng)略美妙的自然現(xiàn)象所揭示的深刻原理和理論，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和技巧，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。但目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，更多還是延續(xù)傳統(tǒng)，即學(xué)生根據(jù)教師要求進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，有的要完成預(yù)習(xí)報(bào)告；上課時(shí)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行集中講解并進(jìn)行操作演示；學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；最后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師在一定程度上還存在著就實(shí)驗(yàn)講實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，還有很大一部分學(xué)生只會(huì)模仿教師演示按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，缺乏深入的思考、聯(lián)系和拓展，教學(xué)質(zhì)量還有較大的提升空間。
為了使學(xué)生能夠更好地理解和掌握一些抽象的理論和概念，在相應(yīng)的理論課教學(xué)中，常常引入一些工程實(shí)例或案例進(jìn)行剖析，以求能將一些枯燥、抽象的理論具體化、實(shí)體化，從而能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到更好的教學(xué)效果。而實(shí)驗(yàn)如果只是驗(yàn)證相應(yīng)理論或揭示某些現(xiàn)象，并不能成為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，枯燥乏味的填鴨式教學(xué)更不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，很顯然要達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)也就成了一句空話。因此，開(kāi)展案例教學(xué)是現(xiàn)實(shí)需要，也是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課程主動(dòng)服務(wù)專業(yè)的最好體現(xiàn)。
2 案例教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)
案例式教學(xué)法之所以逐漸被重視以及越來(lái)越多的在理工科課程中被應(yīng)用，主要源于以下優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。
2.1 將抽象的理論內(nèi)容具體化
對(duì)于理工科專業(yè)的某些課程來(lái)說(shuō)，由于內(nèi)容抽象或理論性較強(qiáng)，不僅枯燥還難于理解，如能將合適的案例引入到教學(xué)中去，則能將難于理解的知識(shí)內(nèi)容具體化、實(shí)體化，從而有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。
2.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
對(duì)于理論教學(xué)，應(yīng)用案例的引入，或是將一些學(xué)科的前沿技術(shù)引入，無(wú)論是哪種方式，都有先入為主的作用，能使學(xué)生首先認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的“實(shí)用價(jià)值”，進(jìn)而產(chǎn)生興趣和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)背后的故事、隱含的人文精神以及應(yīng)用案例，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想及其巧妙之處，了解其原理、手段、測(cè)試技術(shù)或?qū)嶒?yàn)本身在生活或工程實(shí)際中的應(yīng)用，體驗(yàn)其匠心所在，才能真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。
2.3 有助于啟發(fā)式和討論式教學(xué)的開(kāi)展
理想的課堂教學(xué)應(yīng)該是有啟發(fā)、有互動(dòng)和有思考的，在這樣的課堂上才能收到好的教與學(xué)的效果。而案例教學(xué)，通過(guò)一個(gè)個(gè)的“包袱”，啟發(fā)學(xué)生思考、調(diào)動(dòng)學(xué)生情緒、引起學(xué)生共鳴并進(jìn)而開(kāi)展討論，隨著問(wèn)題的提出、分析和解決，達(dá)到深入淺出、事半功倍的理想效果。
3 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)
對(duì)于三門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程來(lái)說(shuō)，進(jìn)行案例教學(xué)，案例的選擇很重要，尤其是物理學(xué)和力學(xué)學(xué)科發(fā)展歷史比較長(zhǎng)并且與生活和工程緊密聯(lián)系，因此案例的選取范圍非常廣泛，經(jīng)典的、前沿的、來(lái)自大自然現(xiàn)象的、與生活相關(guān)的、來(lái)自工程實(shí)際的、簡(jiǎn)單的、復(fù)雜的，等等。在眾多可選取的案例中，怎樣選擇一個(gè)適合教學(xué)的、能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并啟發(fā)學(xué)生思考的案例，還需要教師多揣摩、多研究，一個(gè)合適的案例能夠有助于更好的提高教學(xué)效果。對(duì)于那些無(wú)法案例的實(shí)驗(yàn)，則需要挖掘其背后的科學(xué)家故事及隱含的人文精神來(lái)代替案例。這里需要明確和強(qiáng)調(diào)的是：①實(shí)驗(yàn)課程不同，案例的應(yīng)用不同；②實(shí)驗(yàn)性質(zhì)不同，案例的選擇和設(shè)置不同；③案例應(yīng)該盡量結(jié)合學(xué)生專業(yè)；④不能為了案例而生搬硬套案例。如何巧妙地通過(guò)案例來(lái)引出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋和回答案例提出的問(wèn)題，這需要一定的生活經(jīng)驗(yàn)、人文和專業(yè)知識(shí)的積累，更需要精心的選擇和設(shè)計(jì)。
4 具體應(yīng)用實(shí)例及效果――以《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》為例
《材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)》課的內(nèi)容大致主要可以分為以下幾類：①測(cè)定材料力學(xué)性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)：如拉伸實(shí)驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、G值測(cè)定實(shí)驗(yàn)等，主要測(cè)定材料的一些強(qiáng)度指標(biāo)或彈性常數(shù)，這些指標(biāo)或常數(shù)在結(jié)構(gòu)或零件的設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程及破壞分析中都有使用或涉及，同時(shí)這類實(shí)驗(yàn)也是新材料性能測(cè)試的必要手段，這類實(shí)驗(yàn)雖簡(jiǎn)單但極具意義，在一些專業(yè)中的畢業(yè)設(shè)計(jì)或以后的工作中都可能會(huì)用到，因此要求學(xué)生能正確掌握。②驗(yàn)證材料力學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)：如純彎曲梁正應(yīng)力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，是對(duì)材料力學(xué)中的純彎曲理論進(jìn)行驗(yàn)證，這類實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解。③應(yīng)力分析型實(shí)驗(yàn)：如主應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)、疊梁正應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)等，這類實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)主應(yīng)力的測(cè)定，來(lái)對(duì)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，進(jìn)而來(lái)分析其受力特點(diǎn)或結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。
4.1 測(cè)定材料力學(xué)性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)
這類實(shí)驗(yàn)由于其原理相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生往往不重視或不感興趣，如何使學(xué)生感興趣進(jìn)而重視起來(lái)，是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。對(duì)于這類實(shí)驗(yàn)，首先要讓學(xué)生知道這些力學(xué)性能指標(biāo)的重要性，通過(guò)在課堂上播放一些鋼結(jié)構(gòu)或機(jī)械結(jié)構(gòu)由于材料強(qiáng)度不足而造成的一些安全事故的圖片或視頻來(lái)達(dá)到此目的，進(jìn)而基于材料力學(xué)理論課的內(nèi)容提出具體案例[3]。例如，通過(guò)學(xué)生在材料力學(xué)理論課中設(shè)計(jì)的投影儀吊桿進(jìn)一步提出問(wèn)題，假設(shè)學(xué)生設(shè)計(jì)的投影儀吊桿在使用的過(guò)程中發(fā)生斷裂，而設(shè)計(jì)方案無(wú)問(wèn)題，懷疑吊桿所使用的材料被以次充好，存在質(zhì)量問(wèn)題，請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)方案來(lái)對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)材料指出應(yīng)測(cè)試哪些具體數(shù)值？
這個(gè)案例是學(xué)生在材料力學(xué)理論課“軸向拉伸和壓縮變形”部分接觸到的，并且由學(xué)生獨(dú)立畫(huà)圖并設(shè)計(jì)完成，學(xué)生的印象深刻，而“拉伸實(shí)驗(yàn)”在這個(gè)案例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步挖掘，將理論課與實(shí)驗(yàn)課有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，更能提升學(xué)生的興趣。再這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，首先重溫理論課堂上的內(nèi)容，在對(duì)吊桿進(jìn)行受力分析，判斷出材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。首先考慮試件的形狀問(wèn)題來(lái)引出試件制作標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而根據(jù)所用材料考慮在測(cè)試過(guò)程中具體測(cè)定的載荷值及具體對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，如鑄鐵等脆性材料只能測(cè)定強(qiáng)度載荷而低碳鋼等塑性材料則需測(cè)定屈服載荷和強(qiáng)度載荷，以及對(duì)破壞后的試件是否還需處理或測(cè)量來(lái)引出斷口移中以及延伸率和截面收縮率等內(nèi)容。教師通過(guò)合理、巧妙、無(wú)痕的案例完成拉伸實(shí)驗(yàn)的講授和啟發(fā)，學(xué)生則通過(guò)案例主動(dòng)思考、互助研討，愉快地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
通過(guò)與材料力學(xué)理論課進(jìn)行案例共享及案例演化，不但使學(xué)生提高了興趣，也對(duì)這部分的內(nèi)容印象更深刻，學(xué)生通過(guò)自己的設(shè)計(jì)不僅更好的掌握傳統(tǒng)拉伸實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于測(cè)定出的材料力學(xué)性能指標(biāo)也有更深刻的理解，進(jìn)而對(duì)接下來(lái)的壓縮實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)、剪切實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)等也能有更好的掌握。
4.2 分析型實(shí)驗(yàn)
在講授純彎曲疊梁正應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，與之前的純彎曲單梁正應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，疊梁的總橫截面積與之前單梁的橫截面積相等，所受的外載荷完全一樣，但所選取的疊梁分相同材質(zhì)和不同材質(zhì)兩種，兩個(gè)單梁自由疊合在一起，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，以及不同組合方式梁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，來(lái)分析疊梁的應(yīng)力特點(diǎn)，并通過(guò)此實(shí)驗(yàn)來(lái)拓展分析在建筑工程上、機(jī)械結(jié)構(gòu)中以及水工建筑中常用疊梁形式的優(yōu)點(diǎn)。
這一案例分析是在實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)采用疊梁與之前采用單梁相比，雖然所受的外力一樣，但是采用疊梁后梁橫截面上的最大應(yīng)力降低，可以一定程度上提高梁的承載能力。在相同承載能力下，采用疊梁則可以減小梁的橫截面積，進(jìn)而可以減輕梁的重量，達(dá)到節(jié)約材料、對(duì)于大型結(jié)構(gòu)還起到節(jié)約吊裝費(fèi)用和降低施工難度的目的。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比來(lái)進(jìn)行總結(jié)，如本實(shí)驗(yàn)的案例分析就加深了學(xué)生對(duì)疊梁在工程中使用的理解，通過(guò)真實(shí)的案例不但能提高學(xué)生對(duì)工程結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，收到了理想的教學(xué)效果。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展案例教學(xué)，將某些實(shí)驗(yàn)所用案例與相應(yīng)理論課進(jìn)行共享與擴(kuò)展，大大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中有效的引入人文背景知識(shí)，或無(wú)痕地通過(guò)案例將理論知識(shí)與工程應(yīng)用相結(jié)合，不但加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)與工程知識(shí)的理解，也使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有了更深刻的理解和掌握，有助于學(xué)生構(gòu)建起理論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用三者的有機(jī)聯(lián)系，形成立體的知識(shí)體系，更為以后相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為示范中心內(nèi)涵建設(shè)而實(shí)施的教學(xué)改革內(nèi)容之一，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程案例教學(xué)切實(shí)收到了好的教學(xué)效果，提高了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程服務(wù)專業(yè)的能力，為黑龍江科技大學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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1.1建構(gòu)主義理論
建構(gòu)主義理論創(chuàng)始人著名心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，學(xué)生是教學(xué)關(guān)系中的主體，教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)的探索、發(fā)現(xiàn)和對(duì)知識(shí)意義的主動(dòng)構(gòu)建[1]。皮亞杰認(rèn)為，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，學(xué)生的學(xué)習(xí)是積極主動(dòng)且不斷地建構(gòu)認(rèn)知和知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生在原有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上主動(dòng)進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程，這種過(guò)程要在實(shí)踐中或者在學(xué)生與環(huán)境的相互作用中通過(guò)新舊知識(shí)間反復(fù)的相互作用而建構(gòu)成的。在教學(xué)中教師不能把對(duì)知識(shí)的理解傳遞給學(xué)生，而是從學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中生長(zhǎng)出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，即教學(xué)的關(guān)鍵是向?qū)W生展示這些結(jié)論是如何得到的[2]。
1.2分析學(xué)生特點(diǎn)
現(xiàn)在的本科生自幼開(kāi)始接受傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”教學(xué)，基本未接受過(guò)“啟發(fā)式”教學(xué)等新的教學(xué)方法。他們?cè)诮?jīng)過(guò)嚴(yán)格的應(yīng)試教育和慘烈的高考競(jìng)爭(zhēng)后進(jìn)入大學(xué)，逐漸放松了緊繃的神經(jīng)，普遍失去了奮斗的目標(biāo)并且對(duì)學(xué)習(xí)漸漸放松。學(xué)生的狀態(tài)大體分為三類[3]：(1)少數(shù)同學(xué)有長(zhǎng)期的規(guī)劃和學(xué)習(xí)目標(biāo)，能夠自覺(jué)努力地學(xué)習(xí)。(2)多數(shù)同學(xué)比較茫然，沒(méi)有規(guī)劃也沒(méi)有努力的方向，隨波逐流，學(xué)習(xí)上敷衍了事。(3)極少數(shù)同學(xué)徹底放松，對(duì)學(xué)習(xí)和未來(lái)前途都漠不關(guān)心，認(rèn)為到了大學(xué)就應(yīng)該輕松自在地享受生活，花費(fèi)大量時(shí)間和精力去玩游戲或者談戀愛(ài)，對(duì)學(xué)習(xí)完全是應(yīng)付甚至厭學(xué)情緒嚴(yán)重，即使不能畢業(yè)也毫不擔(dān)憂。離開(kāi)了家長(zhǎng)的呵護(hù)和老師的督促，多數(shù)學(xué)生不能合理的安排自己的學(xué)習(xí)和生活，更不能保證學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)熱情。習(xí)慣了接受教師“消化”加工好的知識(shí)和方法，學(xué)生在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)的歸納、總結(jié)能力以及在舊知識(shí)的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)新知識(shí)點(diǎn)的建構(gòu)能力和知識(shí)的遷移能力比較差。鑒于學(xué)生學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)目標(biāo)大不相同，本課程在講授過(guò)程中，務(wù)必不能采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，應(yīng)該積極探討新的適合本課程的教學(xué)方法和手段。
2改革教學(xué)方法及評(píng)價(jià)考核
2.1樹(shù)立新的教學(xué)觀
現(xiàn)代教育學(xué)倡導(dǎo)“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的新型教育觀，對(duì)大學(xué)教育也同樣適用。在教學(xué)過(guò)程中，如何把以教師為主導(dǎo)的“教”與以學(xué)生為主體的“學(xué)”有效結(jié)合起來(lái)；老師如何能夠引導(dǎo)學(xué)生在已掌握的知識(shí)和已有的生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建起新的知識(shí)增長(zhǎng)點(diǎn)；結(jié)合本門(mén)課的特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)，怎樣能夠更有效的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)本課等問(wèn)題都需要教師深刻思考。
2.2采用多種教學(xué)方法
本課程工程應(yīng)用性較強(qiáng)，單純的講授知識(shí)點(diǎn)，會(huì)增加學(xué)生理解的難度。多媒體課件的制作尤其重要，大量圖片、動(dòng)畫(huà)的運(yùn)用，能夠?qū)σ曈X(jué)、聽(tīng)覺(jué)形成有效沖擊，有助于學(xué)生將枯燥的知識(shí)形象化。在講解本門(mén)課程時(shí)，應(yīng)較多的結(jié)合生活實(shí)際和工程實(shí)際，采用“舉例法、對(duì)比法”等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建新的知識(shí)要點(diǎn)。例如在講解脆性的章節(jié)時(shí)，可以列舉二戰(zhàn)期間，美軍8艘自由輪因脆性斷裂問(wèn)題失事等歷史事件，形象具體的描述脆性的產(chǎn)生原因及危害，給學(xué)生直觀的印象。根據(jù)各部分的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)定題目請(qǐng)同學(xué)來(lái)回答，也可以布置作業(yè)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生完成，從而考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。在這個(gè)步驟上可以“因材施教”，即對(duì)于學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、學(xué)習(xí)能力突出的學(xué)生，給他們的題目或作業(yè)可以適當(dāng)拔高，難度或深度更加突出；對(duì)于多數(shù)同學(xué)來(lái)說(shuō)，采用數(shù)量、難度普通的題目；對(duì)于厭學(xué)或者對(duì)學(xué)習(xí)漠不關(guān)心的學(xué)生來(lái)說(shuō)，即要努力培養(yǎng)其學(xué)習(xí)積極性，又要嚴(yán)格作業(yè)的規(guī)范，明確告之不能完成作業(yè)就會(huì)影響期末成績(jī)的考核規(guī)定。由于《材料力學(xué)性能》涵蓋的概念較多，也可在進(jìn)行了一定的教學(xué)內(nèi)容后總結(jié)各知識(shí)點(diǎn)，有利于學(xué)生深入理解。
2.3改革評(píng)價(jià)考核
對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)考核，既要體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的差別，又要體現(xiàn)其學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)表現(xiàn)的差別。這樣的評(píng)價(jià)考核要求僅憑期末一張?jiān)嚲硎遣荒芡瓿傻摹?duì)學(xué)習(xí)態(tài)度端正、學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、學(xué)習(xí)能力突出的同學(xué)，考核成績(jī)應(yīng)對(duì)其有所肯定；對(duì)于學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確、隨大流的學(xué)生，在調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，應(yīng)有平時(shí)表現(xiàn)的約束，督促其保持學(xué)習(xí)習(xí)慣；對(duì)于完全沒(méi)有學(xué)習(xí)目標(biāo)的同學(xué)，在培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣、督促其平時(shí)表現(xiàn)的同時(shí)，教師要經(jīng)常找其談心，幫助他們培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣。筆者根據(jù)多年教授《材料力學(xué)性能》課程的經(jīng)驗(yàn)，建議期末試卷中增加附加題，得分以附加題目分值的40%計(jì)入總分；增加平時(shí)表現(xiàn)分?jǐn)?shù)，建議占總分30%比例，70%比例為卷面成績(jī)。增加平時(shí)出勤率的檢查，該門(mén)課教學(xué)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)累計(jì)曠課次數(shù)達(dá)5次及以上的同學(xué)，建議取消考試資格，重修后再參加考試。這些措施對(duì)優(yōu)秀學(xué)生有鼓勵(lì)作用，并且能督促學(xué)生出勤、端正其學(xué)習(xí)態(tài)度。
3優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
很多版本的《材料力學(xué)性能》教材是基于金屬材料板塊編寫(xiě)的，已經(jīng)不再適應(yīng)材料一級(jí)學(xué)科的教學(xué)要求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容需要對(duì)三方面進(jìn)行改革。
3.1修訂教學(xué)大綱
復(fù)合材料是一種較為新興的材料，與金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬材料息息相關(guān)。隨著復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展，它與高分子材料的關(guān)系也會(huì)越來(lái)越密切。修訂復(fù)合材料專業(yè)教學(xué)大綱，既要滿足兼顧復(fù)合材料、金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和高分子材料的共性要求，又要滿足以介紹金屬材料和復(fù)合材料特性為主、以介紹無(wú)機(jī)非金屬材料和高分子材料特性為輔的教學(xué)要求，且需要將各類材料有機(jī)的協(xié)調(diào)起來(lái)并融合到各個(gè)章節(jié)中去。在學(xué)習(xí)本門(mén)課程之前，學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》《材料力學(xué)》和《工程力學(xué)》，對(duì)于已學(xué)知識(shí)可以略講或不講，達(dá)到節(jié)約課時(shí)的目的。
3.2編寫(xiě)適合本專業(yè)的《材料力學(xué)性能》教材
《材料力學(xué)性能》所包含的概念公式較多，公式推導(dǎo)步驟也很繁瑣。在編寫(xiě)教材的時(shí)候，既要注意到本課程與其他課程的聯(lián)系，又要減少公式的推導(dǎo)步驟。太多的公式推導(dǎo)不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，不必要求學(xué)生掌握公示的推導(dǎo)過(guò)程。編寫(xiě)適合本專業(yè)的教材，難點(diǎn)是如何體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用。例如講授冷脆性時(shí)，可結(jié)合《金屬材料與熱處理》中鋼的常存元素為開(kāi)篇導(dǎo)語(yǔ)，復(fù)習(xí)五種常存元素對(duì)力學(xué)性能的影響。另外，還可以配圖且采用小號(hào)字做知識(shí)延伸，將與材料力學(xué)性能有關(guān)的著名歷史事件和日常生活的事例與本課程結(jié)合起來(lái)。例如泰坦尼克號(hào)的沉沒(méi)，就是由于當(dāng)時(shí)冶煉技術(shù)落后，鋼板中的硫元素過(guò)多從而造成材料具有較高的冷脆性，在船體撞擊冰山后導(dǎo)致了船體破碎、快速沉沒(méi)等內(nèi)容。這些看似不重要的知識(shí)延伸能都?jí)蛑卑椎恼宫F(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)的工程背景，使知識(shí)不再抽象，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
3.3整合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容
現(xiàn)行教材中涉及材料力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)總共三個(gè)，“拉壓實(shí)驗(yàn)”、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和彎曲實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)安排容易使學(xué)生將材料的各種性能割裂開(kāi)來(lái)，認(rèn)為各種力學(xué)性能的檢測(cè)方法是彼此獨(dú)立的[4]。雖然各種力學(xué)性能檢測(cè)方法的適用范圍、操作方法不同，但可以起到相互補(bǔ)充的作用。只有將不同的測(cè)試方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，才能更好地理解材料力學(xué)性能。所以，該課程將三個(gè)實(shí)驗(yàn)合并為“材料性能綜合實(shí)驗(yàn)”，安排在整體課程之后。此外，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，合理安排實(shí)驗(yàn)報(bào)告的知識(shí)點(diǎn)等，都有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的積極性，從而形象直觀的理解《材料力學(xué)性能》。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；教學(xué)方法；工程實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）31-0103-02
近年來(lái)，高校對(duì)本科生的教學(xué)大綱進(jìn)行了大幅度的調(diào)整，以我校機(jī)電工程學(xué)院為例，機(jī)械電子專業(yè)、車輛工程專業(yè)和交通運(yùn)輸專業(yè)將《理論力學(xué)》和《材料力學(xué)》課程整合成《工程力學(xué)》一門(mén)課，整合后的課程既要對(duì)原來(lái)的課程進(jìn)行優(yōu)化還要滿足學(xué)生專業(yè)要求。課程優(yōu)化后主要包括靜力學(xué)和材料力學(xué)大部分內(nèi)容。靜力學(xué)主要要求學(xué)生掌握物體的受力分析，掌握各種約束的性質(zhì)，重點(diǎn)掌握平面力系的簡(jiǎn)化、平面匯交力系、平行力系、力偶系等的平衡方程，解決一般的工程力學(xué)模型問(wèn)題。利用平面力系的相關(guān)知識(shí)對(duì)空間力系加以分析，掌握簡(jiǎn)單及復(fù)雜的靜定力學(xué)問(wèn)題的解決方法，為后續(xù)工程力學(xué)中關(guān)于研究構(gòu)件在載荷作用下的變形規(guī)重視課程與學(xué)生專業(yè)的結(jié)合。在壓桿穩(wěn)定、組合變形時(shí)重點(diǎn)突出圓形截面和常用的工字形截面，材料運(yùn)用也多以各種鋼及鑄鐵為主，引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)研究及新材料的應(yīng)用對(duì)力學(xué)研究的重要影響。除此之外，教師可將目前國(guó)際上出現(xiàn)的各種新材料、新工藝方法、新的加工技術(shù)等帶到課堂中，重點(diǎn)鍛煉學(xué)生的思維創(chuàng)新及思考能力。
一、課堂教學(xué)方法的改革
（一）多媒體在《工程力學(xué)》中的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，多媒體教學(xué)在課堂上發(fā)揮著不可或缺的作用，如何使多媒體教學(xué)更好的服務(wù)于《工程力學(xué)》教學(xué)呢？可以從以下兩個(gè)方面重視和加強(qiáng)多媒體的作用。
1.將工程實(shí)際的力學(xué)模型運(yùn)用多媒體進(jìn)行虛擬仿真。力學(xué)中的很多約束模型簡(jiǎn)化后的約束力方向?qū)W生會(huì)覺(jué)得難以理解，可以借助多媒體將約束模型在實(shí)際中的約束方式進(jìn)行動(dòng)畫(huà)仿真并配以鮮艷的顏色和動(dòng)畫(huà)，學(xué)生可以獲得最直觀的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，幫助其理解約束在工程結(jié)構(gòu)中的作用。對(duì)于復(fù)雜組合變形及空間受力分析進(jìn)行多角度多媒體分析可以避免學(xué)生憑空想象，主觀臆斷，同時(shí)在放映相關(guān)知識(shí)時(shí)還可以預(yù)留一些問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行積極思考，開(kāi)拓思維，積極主動(dòng)地發(fā)掘新問(wèn)題。
2.代替?zhèn)鹘y(tǒng)黑板繪制力學(xué)圖形。在工程力學(xué)中需要學(xué)生重點(diǎn)掌握軸力圖形、扭矩圖形、剪力彎矩圖形等，在繪制過(guò)程中如彎矩圖與剪力圖有積分關(guān)系，傳統(tǒng)黑板教學(xué)速度慢、精度低。多媒體技術(shù)可以方便快捷對(duì)圖形進(jìn)行處理，在講解具體例題時(shí)，可以對(duì)例題進(jìn)行分步分析，在講解期間可以隨時(shí)停留便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題并及時(shí)講解。多媒體放映壓桿失穩(wěn)的臨界狀態(tài)，幫助學(xué)生理解壓桿失穩(wěn)的概念，確定歐拉公式的使用條件及其意義。此外，教師在講到一些名人公式時(shí)，可以將人物典故在確定這些公式時(shí)的典故講述給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、課堂教學(xué)方法和手段改革
傳統(tǒng)上認(rèn)為一個(gè)老師授課是否良好依據(jù)的判斷都是老師表演得如何，講述得內(nèi)容是否細(xì)致，對(duì)例題是否都做了詳盡的講解。如此一來(lái)，學(xué)生只是被動(dòng)地接收而已，也就是傳統(tǒng)上說(shuō)的“填鴨式”，不利于學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，使學(xué)生的創(chuàng)新能力受到限制。除了上述的多媒體教學(xué)外，還可以充分發(fā)揮學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力，讓學(xué)生上機(jī)練習(xí)，如編制程序?qū)ふ医孛婧诵牡龋瑢W(xué)生可以將兩門(mén)課程有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在教學(xué)方法上可對(duì)力學(xué)圖形的繪制總結(jié)更適合學(xué)生理解的一些方法。比如在扭矩圖的繪制過(guò)程中引入了“雙力矢”概念，因?yàn)榕ぞ貓D的繪制要判斷扭矩的正負(fù)，而“雙力矢”的引入可以使得扭矩類似于軸力圖進(jìn)行“遇左向上，遇右向下”直接繪圖，如下頁(yè)圖1所示：可將Me扭矩轉(zhuǎn)換成如圖所示的“雙力矢”，“雙力矢”方向由右手法則確定。這樣繪制扭矩圖就可以直接類似與軸力圖。此外還應(yīng)重視討論課、習(xí)題課在課程中的重要作用。在習(xí)題課中以學(xué)生為主題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)力，積極探索求取多種解題方法。鼓勵(lì)學(xué)生將實(shí)際中遇到的問(wèn)題帶到課堂上來(lái)，比如學(xué)生在學(xué)校操場(chǎng)、草地等常坐的排椅可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，討論學(xué)生坐位變化時(shí)排椅的撓度變化及最大撓度發(fā)生在哪里？討論礦泉水瓶子的形狀與壓桿穩(wěn)定的關(guān)系，討論橋梁爆破，大橋發(fā)生事故的力學(xué)原因等，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手參與力學(xué)模型制作。學(xué)生是主題，教師一定要扮演好導(dǎo)師激發(fā)學(xué)生積極性、創(chuàng)新性能力。
三、教學(xué)考核方法改革
1.實(shí)驗(yàn)考核改革。素質(zhì)教育一直是我國(guó)教育的核心，在《工程力學(xué)》課程中可以做些考核方法的改革，考核主要包括平時(shí)考勤，作業(yè)提交，課堂表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)考核。目前已經(jīng)有些高校已經(jīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)考核和考試考核進(jìn)行了改革。比如哈爾濱理工大學(xué)在課程實(shí)驗(yàn)方面將實(shí)驗(yàn)報(bào)告占50%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果40%，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)占10%。河南科技大學(xué)重視實(shí)驗(yàn)錢(qián)的預(yù)習(xí)和提問(wèn)，占到30%，實(shí)驗(yàn)操作占30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占40%。我院根據(jù)實(shí)際情況分配如下：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與提問(wèn)占20%，實(shí)驗(yàn)操作占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告50%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及引發(fā)思考占10%。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性，避免有的學(xué)生只是走馬觀花地欣賞實(shí)驗(yàn)。
2.考核內(nèi)容及方法改革。傳統(tǒng)的考核內(nèi)容及方式有時(shí)會(huì)使學(xué)生束縛于其中，現(xiàn)在的教育理念更加重視學(xué)生的素質(zhì)教育、能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力。但是考試考核制度的改革需要多方經(jīng)過(guò)仔細(xì)籌劃、論證、調(diào)研才能運(yùn)行，需要每一個(gè)老師和相關(guān)主管領(lǐng)導(dǎo)積極參與。在此，主要就《工程力學(xué)》課程的考核內(nèi)容進(jìn)行一些建議。考核的基本是考察學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，應(yīng)占70%的份額。另外的30%可以從學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決工程實(shí)際能力方面進(jìn)行考核。另外考試所占學(xué)生最后總分的份額應(yīng)從70%降低到60%甚至50%。考試也可以采用多考題，抽簽方法進(jìn)行。考核只是一種手段，教師更應(yīng)該重視學(xué)生對(duì)這門(mén)學(xué)科的整體把握和學(xué)習(xí)。
四、新興學(xué)科知識(shí)擴(kuò)充力學(xué)知識(shí)且提高學(xué)生興趣
工程力學(xué)中所應(yīng)用到的基礎(chǔ)理論和公式推導(dǎo)有一定的使用條件，在工程實(shí)際中遇到的問(wèn)題更加復(fù)雜，目前先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)、虛擬仿真動(dòng)力學(xué)軟件、力學(xué)分析軟件等都是力學(xué)在實(shí)際解析中的重要補(bǔ)充。比如：曲桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要組成部件，它工作中都是處于循環(huán)狀態(tài)，對(duì)于它的受力分析可以在虛擬仿真平臺(tái)上進(jìn)行。在虛擬仿真平臺(tái)上進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模擬過(guò)程使學(xué)生直觀的感受到曲桿各部位的力學(xué)受力情況，在彎扭組合變形部分可以利用Ansys軟件對(duì)軸的受力進(jìn)行精確分析，都可以對(duì)學(xué)生的課堂知識(shí)加以補(bǔ)充并提高學(xué)生的興趣。如圖2所示為筆者在Ansys中對(duì)曲軸的第七階應(yīng)力分析云圖，圖中顏色直觀表示了曲軸的受力情況。將其前十階應(yīng)力分析云圖和振動(dòng)階型等帶入到課堂，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外將學(xué)生的電工電路中的電橋知識(shí)應(yīng)用于工程力學(xué)中，如測(cè)試梁的應(yīng)力，如圖3所示。利用電橋的和差特性，在測(cè)彎矩力時(shí)，將應(yīng)變片貼于懸臂梁的上、下側(cè)面，同時(shí)在接橋時(shí)把應(yīng)變片接在電橋的相鄰橋臂上，另外兩個(gè)橋臂為固定電阻。電橋的輸出電壓僅反映的是彎矩力作用的結(jié)果而與拉伸力無(wú)關(guān)。通過(guò)將前沿知識(shí)及時(shí)反饋給學(xué)生使學(xué)生對(duì)自己所學(xué)知識(shí)有宏觀的把握并融會(huì)貫通，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，提高其創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
利用電橋的和差特性，在測(cè)彎矩力時(shí)，將應(yīng)變片貼于懸臂梁的上、下側(cè)面，同時(shí)在接橋時(shí)把應(yīng)變片接在電橋的相鄰橋臂上，另外兩個(gè)橋臂為固定電阻。這樣，在彎矩力F作用下，dR1=-dR2，同時(shí)dR3=dR4=0，電橋輸出為：
五、結(jié)語(yǔ)
力學(xué)知識(shí)是工科學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生是學(xué)習(xí)的根本也是主體，教學(xué)應(yīng)該以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展其創(chuàng)新思維能力為主，在課堂教學(xué)上利用先進(jìn)的多媒體技術(shù)并積極改進(jìn)教學(xué)方法和改革方法，將新興學(xué)科知識(shí)帶到課堂中來(lái)，鼓勵(lì)學(xué)生多提問(wèn)題。多思考、多動(dòng)手并與其他相關(guān)學(xué)科聯(lián)系起來(lái)解決工程實(shí)踐問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
論文摘要：力學(xué)是高校工科各專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。如何提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，已經(jīng)成為許多高校教師大力思考的問(wèn)題。獨(dú)立院校的學(xué)生有自己的特點(diǎn)，力學(xué)課程怎樣教授才能適合、適應(yīng)他們的學(xué)習(xí)要求，本文從三個(gè)角度進(jìn)行了探討。
力學(xué)在現(xiàn)代大學(xué)教育中占用重要地位。前接高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等重要基礎(chǔ)課，后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)等主要專業(yè)課程。力學(xué)課程起到了承上啟下、從基礎(chǔ)向?qū)I(yè)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。不同于我們平時(shí)所言的本科院校，作為我國(guó)大學(xué)教育體系中的獨(dú)立院校，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，學(xué)生獲得知識(shí)的最終標(biāo)尺應(yīng)該是“夠用”。在教授力學(xué)課程的時(shí)候，一本、二本院校力學(xué)的講授方法、講授內(nèi)容均不宜“依葫蘆畫(huà)瓢”，而應(yīng)針對(duì)自己學(xué)校學(xué)生的特點(diǎn)、學(xué)校的定位作出相應(yīng)地改變。下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談一談對(duì)獨(dú)立院校力學(xué)課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)體會(huì)。
一、重要的基本理論要講透
學(xué)習(xí)知識(shí)的最終目標(biāo)是應(yīng)用。在從理論角度看，熟練應(yīng)用力學(xué)中的基本方法和公式，是對(duì)學(xué)生最起碼要求。達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。不是死記硬背概念、定理或公式就行了，而是要對(duì)基本理論理解透徹、掌握于胸。這就需要教師必須認(rèn)真、詳細(xì)地講解，而不是一帶而過(guò)、只單純地要求學(xué)生記住怎么利用公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，這并不代表對(duì)所有的基本理論都要詳細(xì)的講。最好是在“量學(xué)生的程度而為”的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加深對(duì)某些相關(guān)內(nèi)容的講解。
要將基本理論講通透，作為授課的教師，首先就要將這些內(nèi)容徹底理解，不能存在一絲的偏差，更不能輕視基本理論。給學(xué)生捧出一杯水，自己須有一桶水。否則，學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)同一內(nèi)容前后銜接不上的現(xiàn)象，影響對(duì)知識(shí)的理解與掌握。再次，在講解時(shí)，盡可能的淺顯易懂，不應(yīng)連篇累牘。這要求教師要不斷接觸新事物、要能理論聯(lián)系實(shí)際。這樣，學(xué)生才會(huì)對(duì)力學(xué)課程中的理論感興趣，才會(huì)沉下心來(lái)學(xué)習(xí)進(jìn)而掌握必要的力學(xué)知識(shí)。
二、教師的教學(xué)模式不能僵化
1、改變教學(xué)理念
傳統(tǒng)教學(xué)模式中，主要是教師在講，學(xué)生負(fù)責(zé)聽(tīng)。輔以適當(dāng)?shù)恼n堂練習(xí)和大量的課后習(xí)題。但隨著新知識(shí)、新技術(shù)的快速發(fā)展，以及高校教學(xué)改革的進(jìn)行，力學(xué)課程課時(shí)被大幅度壓縮而課程內(nèi)容卻沒(méi)有同時(shí)縮減，有些課程(如有些版本的《材料力學(xué)》)還根據(jù)學(xué)科的發(fā)展增添了新內(nèi)容。教師如果還按照以往的思路、方式授課，可能連最基本的力學(xué)知識(shí)都無(wú)法講授完了。必須改變自己的教學(xué)理念，不能原地踏步。以往的理念，好是好，不見(jiàn)得適應(yīng)發(fā)展的新形勢(shì)，要不斷的更新。
2、教學(xué)方法應(yīng)靈活
教師“傳道、授業(yè)”的根本目的是讓學(xué)生把課本上的知識(shí)變成屬于自己的東西。教師在發(fā)揮主導(dǎo)作用的同時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生從知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與者和積極探索者。
④在講課的時(shí)候，盡可能的鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出問(wèn)題。課堂上，教師不應(yīng)因?qū)W生打斷自己的講課思路而不高興，這種情況在備課時(shí)就應(yīng)該預(yù)料到。而教師也最好能結(jié)合講授的知識(shí)向?qū)W生進(jìn)行相應(yīng)的提問(wèn)，而不是一直站在講臺(tái)上。講”解。②條件允許，最好能在講課的時(shí)候帶上所授教學(xué)內(nèi)容的模型或教具，讓學(xué)生當(dāng)場(chǎng)就產(chǎn)生直觀的印象。這種方法收到的效果是空講理論達(dá)不到的。比如在講解力學(xué)概念“彎矩”和“扭矩”的區(qū)別時(shí)，筆者是拿了一根火腿腸進(jìn)行講解的，學(xué)生很感興趣。③在講授一些與專業(yè)課程聯(lián)系較為密切的力學(xué)課程時(shí)，多拿學(xué)生身邊隨處可見(jiàn)的事物舉例，不但好理解。還能提高學(xué)生的興趣。④雖然多媒體課件的信息量很大，但不建議教師一味地依賴。據(jù)調(diào)查，在講解計(jì)算方面的內(nèi)容時(shí)，大部分學(xué)生并不喜歡這種講課形式，反而希望教師能多多板書(shū)。多媒體與板書(shū)教學(xué)，教師應(yīng)靈活使用，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果。
“教學(xué)有法，但無(wú)定法”，只要適合學(xué)生的，就是好的。
3、課程內(nèi)容要?jiǎng)h減
獨(dú)立院校的學(xué)生，不是做研究的學(xué)生，他們獲得的知識(shí)要能“用”。力學(xué)課程里的一些較為艱深的內(nèi)容對(duì)他們來(lái)說(shuō)，一是理解不了，二是用不了。在實(shí)際講授時(shí)，捎帶幾句即可。如遇對(duì)此感興趣的學(xué)生，完全可以課外進(jìn)行輔導(dǎo)。
4、教師要加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)
學(xué)校教學(xué)，大多是理論的比例比較重，實(shí)踐環(huán)節(jié)的比例小。在學(xué)力學(xué)課程的時(shí)候，許多專業(yè)還沒(méi)有開(kāi)設(shè)專業(yè)課。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，最好的情況是：教師在講授力學(xué)知識(shí)時(shí)，能經(jīng)常聯(lián)系相關(guān)專業(yè)內(nèi)容尤其在舉例時(shí)。從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到力學(xué)不是一門(mén)枯燥的學(xué)科，不是只有理論、公式和計(jì)算題，它對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有著重要的影響。
這樣，對(duì)力學(xué)教師的業(yè)務(wù)要求大大提高。一來(lái)需要力學(xué)教師主動(dòng)地、經(jīng)常性地與專業(yè)課教師聯(lián)系，就相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行咨詢和探討；二來(lái)需要力學(xué)教師要經(jīng)常關(guān)注所授專業(yè)的專業(yè)發(fā)展情況。
三、注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)試驗(yàn)?zāi)芰?nbsp;
課堂教學(xué)教給學(xué)生的是理論知識(shí)。作為獨(dú)立院校工科的學(xué)生，應(yīng)具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。而動(dòng)手能力差是目前大學(xué)生中普遍存在的弱點(diǎn)。力學(xué)課程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。它可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)基本技能訓(xùn)練。以嚴(yán)格要求、獨(dú)立工作為原則，使學(xué)生較扎實(shí)地掌握基本操作。尤其是常用設(shè)備，更應(yīng)熟練掌握。對(duì)于材料檢驗(yàn)方面的實(shí)驗(yàn)，建議讓學(xué)生自己全程參與。從預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě)，均可放手讓學(xué)生自己完成，教師在旁進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)。這樣，可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮各自的積極性和創(chuàng)造性。也間接地促進(jìn)并提高了學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 專業(yè)課 考核 改革方案
中圖分類號(hào)：TP3-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
就我校信息工程學(xué)院所開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)課而言，主要分為應(yīng)用和設(shè)計(jì)兩大類，采用的考核方式分為理論考核和技能考核。理論考核為“平時(shí)成績(jī)（70%）+期末成績(jī)（30%）”，技能考核為“平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）+期末考核（40%）”。從2012年開(kāi)始全面推行無(wú)紙化考核，題型設(shè)定為選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、論述題等，這提高了評(píng)閱卷效率。雖然近年來(lái)，教務(wù)部門(mén)針對(duì)本學(xué)院在專業(yè)課考核過(guò)程中作出了很大努力，但筆者認(rèn)為針對(duì)實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)課，采用目前的考核模式，無(wú)法真正體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”的思想，急需改進(jìn)。
1 考核中存在的問(wèn)題
目前，就我校信息工程學(xué)院專業(yè)課程的考核模式而言，主要由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)這三部分構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)又由考勤和作業(yè)構(gòu)成。這種考核模式的設(shè)計(jì)初衷是督促學(xué)生平時(shí)認(rèn)真學(xué)習(xí)，防止學(xué)生只應(yīng)付考試。但是，在實(shí)際應(yīng)用中存在很大問(wèn)題，存在不少漏洞，造成這種考核模式的效率降低， 教學(xué)質(zhì)量降低。
1.1考勤水份大
很多學(xué)生“身在曹營(yíng)心在漢”，點(diǎn)名答個(gè)到，上甲課做乙事，甚至上課講話，來(lái)了比不來(lái)還要糟糕，影響課堂秩序。
1.2作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲情況嚴(yán)重
作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告是及時(shí)考察學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段。通過(guò)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以幫助學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)，消化課堂內(nèi)容。目前，不少學(xué)生作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告不是自己做的，而是抄襲的。
1.3“考前突擊”可以通過(guò)考試關(guān)
有些老師在考前給出一定的范圍，讓學(xué)生重點(diǎn)復(fù)習(xí)，以提高學(xué)生過(guò)關(guān)率。學(xué)生們也心領(lǐng)神會(huì)，加班加點(diǎn)，通過(guò)考前突擊， 獲得“及格"。這樣一來(lái)，根本不利于促進(jìn)學(xué)生們平時(shí)努力學(xué)習(xí)。
1.4通過(guò)“平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+期末考試成績(jī)”，最終確定學(xué)生的期末成績(jī)
通過(guò)以上考核方式我們可以看出，優(yōu)秀的學(xué)生是平時(shí)來(lái)上課，認(rèn)真做作業(yè)，考試之前認(rèn)真復(fù)習(xí)的學(xué)生。這種考核方式根本無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也無(wú)法提高學(xué)生的創(chuàng)造力，更加無(wú)法提高學(xué)生的動(dòng)手能力。
2 計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程考核改革重點(diǎn)
學(xué)完一門(mén)專業(yè)課程即掌握這門(mén)技術(shù)，這就是學(xué)習(xí)該課程的目的。是否掌握了這門(mén)技術(shù)，并能有效運(yùn)用，通過(guò)現(xiàn)有的考核方式只能體現(xiàn)對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的考核，很難有系統(tǒng)性。因此改革的重點(diǎn)是以“工學(xué)結(jié)合”為指導(dǎo)思想，打破傳統(tǒng)考核模式，突破理論考核為“平時(shí)成績(jī)（70%）+期末成績(jī)（30%）”，技能考核為“平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）+期末考核（40%）”的限制，不必非以試卷形式考核，進(jìn)而采用“項(xiàng)目式”考核。
3 計(jì)算機(jī)類專業(yè)課考核改革目標(biāo)
改革目標(biāo)是通過(guò)“項(xiàng)目式”考核模式，讓學(xué)生能把課堂上學(xué)習(xí)的片段知識(shí)進(jìn)行整合，用所學(xué)的知識(shí)去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，最終達(dá)到“理論與實(shí)踐”相結(jié)合的教學(xué)目的。
4 改革計(jì)算機(jī)類專業(yè)課考核的具體做法
4.1改革考核模式
針對(duì)專業(yè)課而言，無(wú)論采用傳統(tǒng)的理論考核“平時(shí)成績(jī)（70%）+期末成績(jī)（30%）”，還是技能考核“平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）+期末考核（40%）”模式，由于該模式本身的局限性所制，導(dǎo)致在這種模式的指導(dǎo)下，只是對(duì)片段知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核，無(wú)法讓學(xué)生達(dá)到融會(huì)貫通，甚至把相關(guān)課程的知識(shí)融入進(jìn)來(lái)的程度。如果采用“項(xiàng)目式”考核模式，便可解決這些問(wèn)題。何謂“項(xiàng)目式”考核模式？是指不再采取單純的卷面考試，而是讓學(xué)生在指定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)綜合項(xiàng)目或作品。該模式最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以讓學(xué)生在完成項(xiàng)目或作品時(shí)，把相關(guān)的專業(yè)知識(shí)都融入進(jìn)來(lái)，達(dá)到融會(huì)貫通的程度，這樣也更能體現(xiàn)“學(xué)以致用”的教學(xué)目的。該模式針對(duì)設(shè)計(jì)類專業(yè)課，效果更為突出。
4.2改革考核手段
現(xiàn)在我院信息工程學(xué)院全面采用無(wú)紙化考核方式，大大提高了評(píng)閱卷工作效率，節(jié)約了考核成本，從管理角度來(lái)說(shuō)，是件好事。但從教育角度，這種考核方式，對(duì)于我院計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程考核而言，是否科學(xué)合理，值得商榷。其實(shí)無(wú)論選擇哪種方式或手段來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，必須明確考核的目的是什么？近年來(lái)，在高職教育中，強(qiáng)調(diào)突出“工學(xué)結(jié)合”的思想，那么在改進(jìn)我們的考核方式或手段時(shí)，也應(yīng)該圍繞“工學(xué)結(jié)合”來(lái)做文章。特別是針對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)課而言，筆者認(rèn)為采用“作品或成果展示+解說(shuō)”的方式，更能有效體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”的思想。
4.3改進(jìn)評(píng)閱方式
以前的閱卷方式分兩種：一是實(shí)施教考分離的，由同教研室的其它教師進(jìn)行閱卷；二是未實(shí)施教考分離的，由任課教師閱卷。現(xiàn)在采用無(wú)紙化考核后，閱卷都由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。一旦采用“項(xiàng)目式”考核，前面所提的評(píng)閱卷方式顯然都不再適應(yīng)新的考核模式。筆者建議采用“評(píng)委制”方式對(duì)學(xué)生的“作品或成果”進(jìn)行打分。在評(píng)委中，引入企業(yè)人員，在他們的指導(dǎo)下，才能讓學(xué)生設(shè)計(jì)的東西離現(xiàn)實(shí)更“近”些。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞： 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料； B基準(zhǔn)值； 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析； Matlab
中圖分類號(hào)： TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）16?0087?05
Matlab?based algorithm for B reference value of carbon fiber reinforced polymer
DONG Ben?zheng1， LI Wei1， GAO Li?hong2， GUO Chao?long1， ZHA Meng2， JI Ai?hong1， DAI Zhen?dong1
（1. Institute of Bio?inspired Structure and Surface Engineering， NUAA， Nanjing 210016， China； 2. The First Aircraft Institute， AVIC， Xi’an 710089， China）
Abstract： B reference value is an important parameter to evaluate carbon fiber reinforced polymer （CRFRP）， thus the efficient and accurate computation for B reference value of CFRP is helpful to evaluate its properties. According to the aviation industry standard of HB7618?2009， the B reference value algorithm based on Matlab GUI module is developed， which can realize the functions of specimen inspection， abnormal data check， statistical distribution test， discrete coefficient correction and test， B reference value calculation. The calculated result of B reference value is exported in the Word format. In comparison with calculation results from the Aviation Industry Standard of HB7618?2009， the algorithm is accurate and reliable. It improved the calculation efficient of B reference value significantly.
Keywords： carbon fiber reinforced polymer； B reference value； statistical analysis； Matlab
0 引 言
碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）是以樹(shù)脂為基體，碳纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，正是這些獨(dú)特的特性使CFRP成為與鋁合金、鈦合金、鋼合金并列的四大航空材料之一[1?3]。飛機(jī)在服役的過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣極端情況，例如低溫、高溫、潮濕環(huán)境，這都會(huì)影響CFRP的性能[4?6]。航空工業(yè)一般采用B基準(zhǔn)值來(lái)評(píng)價(jià)CFRP的性能。為了得到CFRP在這些環(huán)境下的B基準(zhǔn)值，就需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)；根據(jù)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009《聚合基復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)表達(dá)準(zhǔn)則》提供的計(jì)算步驟 [7]， B基準(zhǔn)值的計(jì)算方法比較繁瑣。因而面對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何高效準(zhǔn)確地計(jì)算B基準(zhǔn)值對(duì)于實(shí)驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)是急需解決的問(wèn)題。現(xiàn)在對(duì)于B基準(zhǔn)值計(jì)算方法仍然是借助Excel的手動(dòng)計(jì)算為主，這種方式無(wú)疑計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)，并且容易出錯(cuò)，無(wú)法滿足快速處理大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的要求。為了提高B基準(zhǔn)值的計(jì)算效率，本文根據(jù)Matlab在矩陣運(yùn)算、圖像處理和數(shù)值處理效率方面的優(yōu)勢(shì)[8]，將B基準(zhǔn)值的計(jì)算和Matlab相結(jié)合，利用其GUI（Graphical User Interface）模塊開(kāi)發(fā)B基準(zhǔn)值計(jì)算算法。
1 基準(zhǔn)值計(jì)算原理
1.1 B基準(zhǔn)值
為了保證材料的結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，就需要用到一些高級(jí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)確定其合理的設(shè)計(jì)許用值，一般采用B基準(zhǔn)值[7]。B基準(zhǔn)值是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的衡量材料性能的參數(shù)，在95%的置信度下，90%性能數(shù)值群的值高于此值[9]。航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009關(guān)于B基準(zhǔn)值的流程復(fù)雜，本文將著重從批次相容性檢驗(yàn)、檢查異常數(shù)據(jù)、分布函數(shù)檢驗(yàn)、離散系數(shù)修正與檢驗(yàn)、B基準(zhǔn)值計(jì)算及導(dǎo)出結(jié)果幾方面進(jìn)行說(shuō)明。
1.2 主要計(jì)算步驟
（1） 檢驗(yàn)不同批次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否來(lái)自同一母體；檢驗(yàn)方法是K樣本的Anderson ?Darling檢驗(yàn)， 其統(tǒng)計(jì)公式如下[7]：
[ADK=n-1n2（k-1）i=1k1nij=1lhjnFij-njHjHj（n-Hj）-nhj4] （1）
如果ADK小于錯(cuò)判臨界值A(chǔ)DC（5%錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)），則不同批次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自不同母體。如果相容性檢驗(yàn)不通過(guò)的，為了增加樣本數(shù)據(jù)來(lái)自同一母體的可能性，采用1%錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)繼續(xù)判斷是否來(lái)自同一母體。
（1） 檢查異常數(shù)據(jù)。采用最大賦范殘差的方法定量的檢查異常數(shù)據(jù)：
[MNR=maxxi-xs] （2）
（2） 分布函數(shù)檢驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)威布爾計(jì)算的B基值過(guò)于保守，因此優(yōu)先檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，如果不符合正態(tài)分布，再依次檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)是否服從威布爾分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
（3） 離散系數(shù)修正與檢驗(yàn)：當(dāng)離散系數(shù)低于4%時(shí)，容易忽略材料差異、實(shí)驗(yàn)方法等方面的實(shí)際差異性，因此要對(duì)離散系數(shù)進(jìn)行修正[10]，修正方法為：
[x*i=xi-α（xi）Δ] （3）
離散系數(shù)修正結(jié)束后，對(duì)不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行離散系數(shù)檢驗(yàn)，離散系數(shù)的檢驗(yàn)公式為：
[F=i=1k（wi-w）（k-1）i=1kj=1niwij-wi（n-k）] （4）
（4） 將不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)歸一化，根據(jù)歸一化后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算B基準(zhǔn)值。求出對(duì)應(yīng)的折減系數(shù)，再與不同環(huán)境下樣本的平均值相乘，從而得到B基準(zhǔn)值，折減系數(shù)的公式為：
[Bj=x-（kj）*s] （5）
2 程序?qū)崿F(xiàn)
2.1 基準(zhǔn)值算法的漸進(jìn)流程圖和程序界面
圖1是根據(jù)航標(biāo)HB7618?2009給出的計(jì)算步驟編制的程序流程圖，該程序流程圖包括了批次相容性檢驗(yàn)、檢查異常數(shù)據(jù)、分布函數(shù)檢驗(yàn)、離散系數(shù)修正與檢驗(yàn)、B基準(zhǔn)值計(jì)算及導(dǎo)出結(jié)果等功能。
圖1 B基準(zhǔn)值算法的漸進(jìn)流程圖
2.2 變量傳遞
B基準(zhǔn)值的算法程序包含幾個(gè)不同的模塊（見(jiàn)圖1），而每一個(gè)模塊又包含了多個(gè)程序和子程序。為了實(shí)現(xiàn)變量在不同模塊和函數(shù)間進(jìn)行傳遞，本文采用handles結(jié)構(gòu)體和guidata函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。在B基準(zhǔn)值的算法程序界面中的所有控件使用同一個(gè)handles結(jié)構(gòu)體，handles結(jié)構(gòu)體中不僅保存了圖形窗口中所有對(duì)象的句柄，而且還可以獲取或設(shè)置某個(gè)對(duì)象的屬性。在程序的計(jì)算過(guò)程中需要將每一個(gè)模塊計(jì)算后的結(jié)果賦給handles結(jié)構(gòu)體，以便于將這個(gè)變量傳遞到下一個(gè)計(jì)算模塊。而每次handles結(jié)構(gòu)體添加了新的元素，guidata函數(shù)便會(huì)更新handles結(jié)構(gòu)體，使handle結(jié)構(gòu)體中的新添加元素可以傳遞到下一個(gè)模塊。guidata函數(shù)用法guidata（hObject，handles），其中，hObject是執(zhí)行回調(diào)的控件對(duì)象的句柄，handle為結(jié)構(gòu)體。handles結(jié)構(gòu)體和guidata函數(shù)的用法如下所示：
function pushbutton13_Bvalue_Callback（hObject， eventdata， handles）
…
handles.Bvalue（j）=roundn（mean（nn_data（：））*Bj（j），?3）；
…
guidata（hObject，handles）
2.3 設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境
B基準(zhǔn)值的算法界面程序首先要檢驗(yàn)相同環(huán)境下不同批次的樣本數(shù)據(jù)是否來(lái)自同一母體。程序界面中包括四種實(shí)驗(yàn)環(huán)境：低溫干態(tài)（CTD）、常溫干態(tài)（RTD）、高溫干態(tài)（ETD）、高溫濕態(tài)（ETW）， 為了避免母體檢驗(yàn)的過(guò)程中不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)相互干擾，需要對(duì)程序界面中代表著不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境的復(fù)選框（Check Box）進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)其中的一種環(huán)境的復(fù)選框處于選中狀態(tài)時(shí)，其他的三種環(huán)境的復(fù)選框需要設(shè)置成未選中狀態(tài)，這樣就可以避免相互干擾。下面是當(dāng)CTD處于選中狀態(tài)，其他的三種實(shí)驗(yàn)環(huán)境處于未選中狀態(tài)時(shí)的代碼：
if get（handles.checkbox1_CTD，′Value′）
set（handles.checkbox2_RTD，′value′，0）；
set（handles.checkbox3_ETD，′value′，0）；
set（handles.checkbox4_ETW，′value′，0）；
set（handles.checkbox5_hebing，′value′，0）；
end
當(dāng)復(fù)選框處于選中狀態(tài)時(shí)，其Value值等于1；當(dāng)復(fù)選框處于未選中狀態(tài)時(shí)，其Value值等于0。
2.4 分布函數(shù)檢驗(yàn)
對(duì)于樣本數(shù)據(jù)的分布函數(shù)檢驗(yàn)，本文采用Matlab本身的內(nèi)置函數(shù)normplot（）和weibplot（）函數(shù)進(jìn)行判斷。若樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布和威布爾分布，樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)分布成一條直線，否則成一條曲線。至于樣本數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)正態(tài)分布檢驗(yàn)，程序首先對(duì)樣本數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)將對(duì)數(shù)分布轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布后，再用normplot（）函數(shù)檢驗(yàn)是否服從正態(tài)分布。
在B基準(zhǔn)值的計(jì)算過(guò)程中首先檢驗(yàn)的是正態(tài)分布，可見(jiàn)樣本數(shù)據(jù)的正態(tài)分布對(duì)于B基準(zhǔn)值計(jì)算的重要性。為了增加正態(tài)分布檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，本文除了采用normplot（）函數(shù)對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的目視正態(tài)分布檢驗(yàn)外，還借助函數(shù)H=jbtest（）對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的正態(tài)分布檢驗(yàn)。若H=0，則認(rèn)X服從正態(tài)分布；若H=1，則否定X服從正態(tài)分布。對(duì)CTD環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)的程序代碼如下，檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。
…
normplot（handles.tdata（：））； %正態(tài)分布概率圖
handles.H=jbtest（handles.tdata（：））； %擬合優(yōu)度檢驗(yàn)
…
圖2 CTD環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)圖
圖2中CTD環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)分布大致成一條直線，并且檢驗(yàn)結(jié)果H=0，表示接受正態(tài)分布假設(shè)。可見(jiàn)CTD樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。
2.5 生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告
面對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，書(shū)寫(xiě)報(bào)告往往是重復(fù)性勞動(dòng)工作，此時(shí)可以利用Matlab生成一表格模板，每次自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)生成報(bào)告，這就可以節(jié)約大量的時(shí)間。Matlab作為一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它支持COM技術(shù)，利用它的COM編譯器可以把Matlab開(kāi)發(fā)的程序轉(zhuǎn)換成方便使用的COM組件。而ActiveX控件技術(shù)是建立在COM技術(shù)之上，由微軟公司推出的共享程序數(shù)據(jù)和功能的技術(shù)。因此，Matlab可以利用ActiveX控件技術(shù)，在Matlab中調(diào)用Microsoft Word 程序插入表格，此時(shí)的Word是組件，是服務(wù)程序，而Matlab是控制器程序。下面是生成報(bào)告的部分程序代碼：
…
try
Word = actxGetRunningServer（′Word.Application′）；
%若Word服務(wù)器已經(jīng)打開(kāi)，返回其句柄Word
catch
Word = actxserver（′Word.Application′）；
%創(chuàng)建一個(gè)Microsoft Word服務(wù)器，返回句柄Word
…
Tables=Document.Tables.Add（Selection.Range，21，5）；
%插入一個(gè)21行5列的表格
…
Document.Save %保存文檔3 計(jì)算實(shí)例
本文根據(jù)航標(biāo)HB7618?2009提供的范例數(shù)據(jù)來(lái)詳細(xì)說(shuō)明B基準(zhǔn)值的計(jì)算流程，并驗(yàn)證程序界面計(jì)算的可靠性，如圖3所示。范例包含了所有實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。
圖3 B基準(zhǔn)值程序界面
（1） 通過(guò)Anderson?Darling方法檢驗(yàn)不同環(huán)境下的不同批次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否來(lái)自同一母體（依次勾選對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境），檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)ETW（高溫濕態(tài)）環(huán)境下的三批樣本數(shù)據(jù)的ADK大于臨界值（ADK=2.258 2>ADC=1.917 4），可見(jiàn)該環(huán)境下三批數(shù)據(jù)來(lái)自不同母體，如圖4（a）所示。如果放大為1%錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)下， ADK小于臨界值（ADK=2.258 2
（2） 相容性檢驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)公式（2）計(jì)算每一試樣的MNR值（單擊異常數(shù)據(jù)檢查），如果MNR值大于臨界值，那么就可以判斷該試樣為異常值。對(duì)于能夠反映材料、工藝參數(shù)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的差異性的異常數(shù)據(jù)需要保留。而當(dāng)異常數(shù)據(jù)是由不合格的試樣、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和夾具的缺陷造成時(shí)，異常數(shù)據(jù)要?jiǎng)h除（單擊刪除異常數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3），否則就會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果的失真。
圖4 母體檢驗(yàn)
（3） 對(duì)不同環(huán)境下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布假設(shè)檢驗(yàn)，如果不符合正態(tài)分布再依次檢驗(yàn)是否服從威布爾分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
（4） 檢驗(yàn)相同環(huán)境下樣本數(shù)據(jù)的離散系數(shù)是否小于4%（單擊離散系數(shù)）。由于較低的離散系數(shù)容易忽略材料和實(shí)驗(yàn)方法等方面的差異性，因此對(duì)于小于4%的情況，程序會(huì)根據(jù)式（3）將離散系數(shù)修正為4%。修正后的數(shù)據(jù)平均值保持不變，原來(lái)小于平均值的數(shù)據(jù)變得更小，原來(lái)大于平均值的數(shù)據(jù)變得更大（見(jiàn)圖5）。然后，再檢查不同環(huán)境下離散系數(shù)是否相等，根據(jù)公式（4）計(jì)算F值小于臨界值（F=2.38
圖5 離散系數(shù)修正圖
（5） 合并不同環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再一次進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)（勾選合并，見(jiàn)圖3）。在第（3）步中已經(jīng)驗(yàn)證每種環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的是否符合正態(tài)分布，如圖6（a）所示，由圖6（b）可見(jiàn)合并后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依然符合正態(tài)分布。然后，用每種環(huán)境下的樣本均值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，求出歸一化后合并數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)見(jiàn)表1。
根據(jù)公式（5）可以求出相應(yīng)的環(huán)境下的折減系數(shù)Bj，并與不同環(huán)境下的樣本數(shù)據(jù)平均值相乘，從而獲得B基準(zhǔn)值。
圖6 數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗(yàn)
為了驗(yàn)證程序的可靠性，采用標(biāo)準(zhǔn)中提供的范例中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。表2中列出了在四種不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的程序計(jì)算結(jié)果和航標(biāo)HB7618?2009提供的結(jié)果。從表中的數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)誤差在+0.3%以內(nèi)，誤差主要由容限系數(shù)和折減系數(shù)的近似計(jì)算造成。可見(jiàn)程序計(jì)算的結(jié)果符合工程精度（誤差±5%）的要求，此外相比于借助Excel的手動(dòng)計(jì)算法方法，效率顯著提高。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文根據(jù)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7618?2009給出的B基準(zhǔn)值的計(jì)算步驟，將Matlab的GUI模塊與B基準(zhǔn)值的計(jì)算相結(jié)合開(kāi)發(fā)出B基準(zhǔn)值的計(jì)算程序。相比于借助Excle的手動(dòng)計(jì)算方法，該程序界面具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 程序可以判斷樣本是否來(lái)自同一母體，還具有異常數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分布檢驗(yàn)、離散系數(shù)檢驗(yàn)與修正等功能，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果以Word格式導(dǎo)出。
（2） 使用該程序進(jìn)行B基準(zhǔn)值的計(jì)算方便快捷、效率高，并且具有良好的人機(jī)界面，顯著提高了B基準(zhǔn)值的計(jì)算效率。
表2 不同環(huán)境下計(jì)算結(jié)果對(duì)比
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